当前课程知识点:核辐射物理及探测学 > 第六章 射线与物质相互作用 > 6.2 重带电粒子与物质的相互作用 > 6.2.7 阻止时间
带电粒子在
进入介质到能量损失完
通常需要多长时间
有没有一个估算的方法呢
有的
带电粒子在介质中
损失完能量的时间
我们称为阻止时间
当然它和带电粒子的能量大小有关系
和作用介质也有关系
通常我们可以用一个
比较简化的公式来描述它
下面我们来介绍一下
带电粒子在介质中损失能量
所需要的时间
或者是介质让带电粒子损失完能量
所需要的时间
我们把这个时间叫阻止时间
那么阻止时间的大小呢
我们要有一个量的概念
这个概念
对于我们分析探测器输出信号来说
还是十分有用的
我们说阻止时间应该等于什么呢
应该等于粒子的射程
除以粒子的平均速度
R除以v的平均就是阻止时间
对于非相对论粒子质量是m
动能是E的情况下
我们显然可以求出它的速度来
有了速度之后
我们说假设这个平均速度
和它的初始速度之间
是一个正比的关系
我们用k去表示它
也就是说我们可以得到
它的一个平均速度的表达式
有了平均速度有了射程
我们就可以求出它的阻止时间
阻止时间等于R除以v的平均
把刚才v的平均等于k乘以v代进去
得到这样的公式
一般情况下我们知道
带电粒子在它径迹末端的时候
它能量损失的更快
所以它的平均速度
比这个初始速度的1/2要稍大一点
所以k一般我们可以取0.6
因为这是一个估算
k取0.6
然后我们把其它的单位之间的换算关系
也给它表达进去之后
得到这样的一个公式
用这样的一个公式就可以去计算
带电粒子在介质里面的阻止时间
知道了射程就可以求出来
这个里面我们要注意
m它的单位应该是原子质量为单位
E是MeV为单位
R是以米为单位
这三个量的单位
都按照我们这个公式里面所给的
确定了之后
得到的t的单位
就是以秒为单位的一个物理量
所以我们可以去具体的计算一下
几个的MeV的粒子
它在介质里面的阻止时间
在固体里面可以求出来
差不多是几个ps的量级
那么在气体里面
差不多是几个ns的量级
知道这个量级有什么用处呢
这个其实对于我们
分析探测器的输出信号来说
非常有用
探测器输出信号的时候
我们会分析
它的输出信号的这个电流信号
电流信号的话
就是它里面电荷运动
随着时间的一个变化关系
通常情况下
因为带电粒子的阻止时间是很短的
所以一般情况下
我们往往忽略了
这个阻止时间
认为带电粒子在工作介质里面
是一下子把能量损失完的
然后后面我们认为
同时产生了N个电子
N个离子
然后N个电子离子再运动
去产生电流信号
对于有些探测器
它本身的响应时间很快
那么在这种情况下
可能你还是要考虑阻止时间了
对一般的像气体探测器
这个阻止时间是完全不用考虑了
我们用这样的公式去算一下
我们说4MeV的α粒子
在空气里面的阻止时间
究竟是多少
这个很容易
4MeV的α粒子在空气里面的射程
刚才已经算出来2.5个厘米
我们把它变成一个
以米为单位的量代到R里面
m是4 E也是4
所以代进去之后很容易求出来
t=3×10^-9s
也就是一个ns量级
这个就是阻止时间的一个概念
这一节的内容就到这里
-1.1 基础知识、常量与单位
-1.2 原子核的构成、表示方法与相关术语
-1.3 原子核的大小与稳定性规律
-1.4 原子核的结合能
-1.5 原子核的自旋
-1.6 原子核的磁矩与电矩
-1.7 原子核的统计性质、宇称与能态
-课后作业--作业
-2.1 放射性衰变的基本规律
-2.2 递次衰变规律
-2.3 放射系
-2.4 放射规律的一些应用
-课后作业--作业
-3.1 原子核的衰变方式
-3.2 α衰变
-3.3 β衰变
-3.4 γ跃迁
-课后作业--作业
-4.1 核反应的概况
-4.2 核反应能和Q方程
-4.3 核反应截面和产额
-4.4 反应机制及核反应模型
-课后作业--作业
-6.1 辐射与物质相互作用概述
-6.2 重带电粒子与物质的相互作用
-6.3 快电子与物质的相互作用
-6.4 γ射线与物质的相互作用
-课后作业--作业
-7.1 统计学的基础知识
-7.2 放射性测量的统计误差
-7.3 电离过程的涨落与法诺分布
-7.4 粒子束脉冲的总电离电荷量的涨落
-7.5 时间间隔的统计分布
-课后作业--作业
-8.1 气体中离子与电子的运动规律
-8.2 电离室
--8.2.3 脉冲电离室的主要性能指标第一部分:能量分辨率
--8.2.4 脉冲电离室的主要性能指标第二部分:饱和特性、坪特性等
-8.3 正比计数器
-8.4 G-M计数管
-8.5 气体探测器小结
-课后作业--作业
-9.1 闪烁体
-9.2 光电倍增管
-9.3 闪烁探测器
-9.4 单晶闪烁谱仪
-课后作业--作业
-10.1 半导体与半导体探测器
-10.2 PN结半导体探测器
-10.3 锂漂移和高纯锗半导体探测器
-10.4 其他半导体探测器
-课后作业--作业
-12.1 活度测量方法
-12.2 符合测量法
-12.3 γ能谱解析
-课后作业--作业
-13.1 中子的基本特性与分类
-13.2 中子源
-13.3 中子与物质的相互作用
-13.4 中子探测的特点与探测方法分类
-13.5 常用的中子探测器
-课后作业--作业